The design of artificial transcription factors represents a powerful tool in biotechnology and functional genomics. We have engineered initial artificial transcription factors using zinc-finger proteins fused to CRP able to regulate the expression of genes in Escherichia coli. As our artificial transcription factors were introduced into E. coli, they could recognize the target site specifically and regulate gene expression efficiently. We also demonstrate more effective regulation of artificial transcription factors using truncated CRPs in which were deleted parts of the C-terminal DNA-binding domain. And these artificial transcription factors could regulate gene expression efficiently regardless of activity of ordinary transcription factor.
Genome sequencing project로 많은 생물의 genome information이 규명되었다. 최근엔 이를 바탕으로 현재까지 밝혀지지 않은 유전자들의 기능 분석에 연구의 관심이 모이고 있다. 유전자 기능 분석을 위한 다양한 방법 중 하나로 artificial transcription factor를 이용하여 유전자의 발현을 임의로 조절함으로써 유도되는 다양한 phenotype을 바탕으로 미지의 유전자의 기능을 밝히는 연구가 최근 많이 수행되고 있다. 특히 대장균은 가장 연구가 많이 진행되고 널리 이용되는 미생물로 대장균의 genome 분석은 prokaryote뿐만 아니라 eukaryote의 genome 분석에 큰 기반이 된다.
본 연구에서는 대장균 유전자의 기능 분석을 위해 유전자의 발현을 효과적으로 조절할 수 있는 artificial transcription factor를 최초로 구축하였다. Transcription factor는 특이적인 DNA sequence에 결합하는 DNA binding domain과 실제로 유전자 발현을 조절하는 effector domain으로 구성된 modular structure를 가진다. 본 연구에서는 transcription factor의 modular한 구조적인 특성을 기반으로 현재까지 널리 연구, 이용되고 있는 DNA binding domain인 zinc finger protein과 대장균에서 모든 유전자의 발현을 고루 조절할 수 있는 CRP(catabolite regulator protein)를 effector domain으로 이용하여 임의의 transcription factor를 제작하고 대장균에서 효과적으로 유전자의 발현을 조절할 수 있음을 보았다. 이를 이용하여 유전자의 발현을 임의로 조절함으로써 현재까지 밝혀지지 않은 유전자의 기능을 분석하고 원하는 유전자의 발현을 선택적으로 조절하여 새로운 기능을 가지는 대장균을 제조하는 데도 이용될 수 있을 것이다.
